JP2011112677A - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストと小型化を実現でき、更に残留トナー量が増えた場合でも塗布性能が落ちないクリーニング装置を提供する。
【解決手段】回転駆動される感光体１に塗布され感光体１の摩擦係数を低下させる固形潤滑材３ｂと、固形潤滑材３ｂを前記像担持体に塗布する塗布ローラ３ａと、感光体１上の転写残トナーを除去するためのクリーニングブレードと、クリーニングブレードによって除去された廃トナーを収納部へ搬送するトナー搬送コイルと、を備えたクリーニング装置において、トナー搬送コイルは、クリーニングブレードよりも感光体１の回転方向の上流側に配置され、トナー搬送コイルは、塗布ローラ３ａの下側位置に配置され、感光体１に潜像を形成するための画像形成情報に基づいて搬送手段の廃トナー搬送量を制御する制御手段を備える。
【選択図】図３

Description

本発明はクリーニング装置及び画像形成装置に係り、特に回転駆動される像担持体に塗布され像担持体の摩擦係数を低下させる固形潤滑材と、固形潤滑材を前記像担持体に塗布する潤滑材塗布手段と、像担持体上の転写残トナーを除去するためのクリーニングブレードと、クリーニングブレードによって除去された廃トナーを収納部へ搬送する搬送部材と、を備えたクリーニング装置及びこのクリーニング装置を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、像担持体である感光体表面を放電により所定極性の電荷を与えて帯電させ、帯電した感光体表面を露光して静電潜像を形成し、この静電潜像に帯電極性と同極性に帯電されたトナーを供給してトナー像を形成する。感光体上に形成されたトナー像は、その後記録紙等に転写され、熱と圧力を受けて記録紙等の上に定着される。

また、トナー像転写後の感光体表面には、転写されずに残留するトナーがあるため、感光体表面は、次の帯電工程に入る前にクリーニングブレード、クリーニングブラシ等のクリーニング部材によってクリーニングされる。その際、クリーニングブレード等によって除去されたトナーは廃トナーとして搬送部材により搬送され廃トナー収納部に回収される。

近年、画像形成装置は、高画質化に伴い、小粒径化、球形化されたトナーが用いられることがあり、この場合一般的に用いられているクリーニングブレードを採用したクリーニング装置では良好なクリーニングを行うことが困難である。これに対処して、感光体表面に脂肪酸金属塩等からなる潤滑材を塗布し、感光対体表面に薄い皮膜を形成し、感光体表面の摩擦係数を低下させ、クリーニング性を向上させる方法が提案されている。

この方法を採用することにより、感光体表面の摩擦係数が低下して感光体とトナーとの間に働く付着力が小さくなり、ブレードクリーニングが良好になる他フィルミングを抑制することができる。

像担持体への潤滑材塗布処理は、固形潤滑材をスポンジローラ、ブラシローラ等の塗布ローラに圧接して削り取った潤滑材を像担持体表面に塗布するものが一般的である。しかし、このような潤滑材塗布装置を備えたクリーニング装置では、転写されずに残留するトナーの量によって、固形潤滑材の塗布性能が変化するという不具合がある。具体的には、高画像面積の印刷が連続された場合、転写されない残留トナーが大量にクリーニング装置に入り込み、残留トナーが前記塗布ローラに付着してしまい、塗布ローラから感光体への潤滑材の受け渡しが阻害されて潤滑材の塗布性能が落ちるのである。

塗布ローラに廃トナーが付着してしまうのは、残留トナーが多すぎると搬送部材の搬送力が発生する廃トナー量に追いつかず、塗布ローラ側に溢れてくることによる。

特許文献１には、球形化、小粒径化されたトナーを用いた画像形成装置であっても、感光体表面全域において塗布ムラを生じることなく、また、過剰な塗布も防いで、適切な量の潤滑材塗布が可能なものとするため、クリーニングブレードを感光体表面に対してカウンター方向から、潤滑材均しブレードを感光体表面に対してトレーリング方向から当接させ、感光体表面に残留した残留トナーをクリーニングブレードによって除去し、クリーンな状態となった感光体表面に、ブラシローラにより潤滑材が塗布され、下流側で潤滑材均しブレードで均しされることにより、潤滑材を薄層とするものが記載されている。

また、特許文献２には、クリーニング時の回収トナーが一度に多量に回収されても回収効率が低下せず、擦れ音等の副作用を発生させることなく回収トナー詰りの発生を防止するため、回収トナーの搬送経路を形成する回収トナー搬送パイプと、前記回収トナー搬送パイプ内にトナーを回収するトナー回収口と、前記トナー回収口から回収されたトナーを搬送する前記回収トナー搬送パイプ内に回転可能に挿入した回転搬送部材と、前記回転搬送部材の回転速度を前記トナー回収口に回収されるトナーの量又は作像状態により調節して回転駆動する回転駆動手段を備えるものが記載されている。

しかしながら、特許文献１に記載のものは、塗布ローラの下流に潤滑材を均しして膜化させるための、均しブレード部材が必要となるため、部品数が増加して低コスト化や小型化の実現に対し障害となっている。

また、特許文献２に記載のものは、潤滑材塗布装置が配置されておらず、前述した小粒径化、球形化されたトナーに対応していないという問題がある。

そこで、本発明は、クリーニングブレードの上流側で潤滑材を塗布することにより低コストと小型化を実現でき、更に残留トナー量が増えた場合でも塗布性能が落ちないクリーニング装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、回転駆動される像担持体に塗布され前記像担持体の摩擦係数を低下させる固形潤滑材と、前記固形潤滑材を前記像担持体に塗布する潤滑材塗布手段と、前記像担持体上の転写残トナーを除去するためのクリーニングブレードと、前記クリーニングブレードによって除去された廃トナーを収納部へ搬送する搬送部材と、を備えたクリーニング装置において、前記潤滑材塗布手段は、前記クリーニングブレードよりも前記像担持体の回転方向の上流側に配置され、前記搬送部材は、前記潤滑材塗布手段の下側位置に配置され、前記像担持体に潜像を形成するための画像形成情報に基づいて前記搬送手段の廃トナー搬送量を制御する制御手段を備えることを特徴とするクリーニング装置である

請求項２の発明は、請求項１に記載のクリーニング装置において、前記制御手段は、搬送手段による廃トナー搬送量を搬送部材の回転速度を変更することにより制御することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のクリーニング装置において、前記廃トナー搬送部材は、金属の線材をスパイラル状に加工したコイル状部材であることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１又は請求項２に記載のクリーニング装置において、前記廃トナー搬送部材は、樹脂で成型されたスクリュー部材であることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のクリーニング装置において、前記潤滑材塗布手段は、ブラシローラ、又はスポンジローラであることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のクリーニング装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。

本発明に係るクリーニング装置及び画像形成装置によれば、印刷面積が大きくなり、廃トナーの量が多くなったとしても、制御手段は廃トナーの増加に従って搬送手段の搬送量を制御するので、潤滑剤塗布手段の廃トナーによる汚染を防止することができる。

実施例に係る画像形成装置の構成を示す模式図である。 作像ユニットの構成を示す模式図である。 潤滑材塗布装置を示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ線に相当する断面図である。 画像形成装置の制御系を示すブロック図である。 廃トナーの排出制御の手順を示すフローチャートである。

本発明に係るクリーニング装置は、回転駆動される像担持体に塗布され前記像担持体の摩擦係数を低下させる固形潤滑材と、前記固形潤滑材を前記像担持体に塗布する潤滑材塗布手段と、前記像担持体上の転写残トナーを除去するためのクリーニングブレードと、前記クリーニングブレードによって除去された廃トナーを収納部へ搬送する搬送部材と、を備えたクリーニング装置において、前記潤滑材塗布手段は、前記クリーニングブレードよりも前記像担持体の回転方向の上流側に配置され、前記搬送部材は、前記潤滑材塗布手段の下側位置に配置され、前記像担持体に潜像を形成するための画像形成情報に基づいて前記搬送手段の廃トナー搬送量を制御する制御手段を備える。

本例によれば、クリーニングブレードによって掻き取られたトナーは落下して前記搬送手段で搬送されるに際して、制御手段は、画像形成情報に基づいて搬送手段のトナー搬送量を制御するので、廃トナー量が増える場合にはトナー搬送量を増加させることができ、潤滑剤塗布手段を搬送しきれない廃トナーで汚染することを防止することができる。

また、本発明に係るクリーニング装置の制御手段は、搬送手段による廃トナー搬送量を搬送部材の回転速度を変更することにより制御するものである。本例によれば、制御手段の制御により回転速度が変更される搬送手段により、廃トナー量が制御でき、複雑な手順の制御を行うことなく搬送量を制御することができる。

また、本例に係るクリーニング装置の廃トナー搬送部材は、金属の線材をスパイラル状に加工したコイル状部材である。また、本発明に係るクリーニング装置の廃トナー搬送部材は、樹脂で成型されたスクリュー部材である。更に、本発明に係るクリーニング装置の潤滑材塗布手段は、ブラシローラ、又はスポンジローラである。

そして、本例に係る画像形成装置は、前記クリーニング装置を備えるものである。

以下実施例に係る画像形成装置について説明する。図１は実施例に係るカラー画像形成装置の構成を示す模式図である。画像形成装置はイエロー（以下Ｙ）、シアン（以下Ｃ）、マゼンタ（以下Ｍ）、ブラック（以下Ｋ）の４色のトナーで一画像を形成するカラー画像形成装置である。この画像形成装置は、像担持体として回転駆動されるドラム状の４つの感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを備える作像ユニット１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋと、前記感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋに接触して形成された各色のトナー像を重ねて転写する中間転写ベルト３１と、前記作像ユニット１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋに各職のトナーを供給するトナーボトル４０とを備える。

ここで中間転写ベルト３１は、転写ローラ３２で案内され、転写クリーニング手段３３、２次転写ローラ３４の間を図中Ａの方向に回転駆動される。また、画像形成装置には、転写紙を格納する給紙トレイ２０、給紙トレイから転写紙を搬出する給紙コロ２１、前記感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋにレーザ光で潜像を書き込む書き込みユニット２５、転写されたトナー像を転写紙に熱定着する定着ユニット５０、印刷された転写紙を機外に排出する排紙ローラ５１等を備える。

次に各色の感光体を備える作像ユニット１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋについて説明する。４つの作像ユニット１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋは同一の構成を備えるため、１つの作像ユニット１０を図面に基づいて説明する。図２は作像ユニットの構成を示す模式図である。作像ユニット１０は、感光体１の周りに、感光体１表面に電荷を与える帯電装置２、感光体１表面に形成された潜像を各色トナーで現像してトナー像とする現像装置４、感光体１表面に潤滑材を塗布する潤滑材塗布装置３、トナー像転写後の感光体１表面のクリーニングをするクリーニング装置８が配置されている。

帯電装置２は感光体１を一様に帯電させる帯電ローラ２ａ、帯電ローラ２ａを清掃するクリーニングローラ２ｂを備える。現像装置４は、感光体１にトナーを塗布する現像ローラ４ａ、トナーを撹拌する撹拌スクリュー４ｂ、感光体１へのトナーの付着量を制限するドクターブレード４ｃを備えて構成される。クリーニング装置８は、感光体１の表面に接触するクリーニングブレード８ａ、クリーニングブレード８ａを支持する支持部材８ｂ、掻き取った残留トナーを搬送するトナー搬送コイル８ｃ、支持部材８ｂを押圧する押圧スプリング８ｄを備えている。このようなこうせいにより、クリーニング装置８は、感光体１表面に残留する転写残トナーをクリーニングする。そして、クリーニングブレード８ａで感光体１から掻き落とされたトナーは、トナー搬送コイル８ｃ側に落ち、トナー搬送コイル８ｃを回転させて廃トナーを図示しない廃トナー収納部に搬送するようにしている。

次に潤滑材塗布装置３について説明する。図３は潤滑剤塗布装置を示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ線に相当する断面図である。潤滑材塗布装置３は、装置内部に配置された固形潤滑材３ｂと、この固形潤滑材３ｂに接触して固形潤滑材を削り取り、感光体１に塗布する塗布ローラ３ａとを備える。固形潤滑材３ｂは脂肪酸金属塩、フッ素系樹脂等からなるものが使用できるが、特に脂肪酸金属塩が好ましい。脂肪酸金属塩としては、例えば、ミリスチン酸、パルミチン酸、スタエリン酸、アレイン酸等の直鎖状炭化水素の脂肪酸金属塩が挙げられ、金属としては、リチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム。亜鉛、カドミウム、アルミニウム、セリウム、チラン、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸鉄などが好ましく、特にステアリン酸亜鉛が好ましい。

上記のような脂肪酸金属塩を直方体状に成形した固形潤滑材３ｂは、潤滑材保持部材３ｃに両面テープあるいは接着剤などで固定されている。固形潤滑材３ｂは自重あるいは潤滑材保持部材３ｃに重りを取付けて塗布ローラ３ａに当接させられる場合もあるが、固形潤滑材３ｂを塗布ローラ３ａ側に積極的に付勢する加圧部材３ｄが潤滑材保持部材３ｃの長手方向に対して配置されていることが多い。加圧部材３ｄとしては特に図３に示すように圧縮バネが多く用いられている。潤滑材保持部材３ｃはＳＥＣＣなどの鋼板が一般に用いられている。

次に実施例に係る画像形成装置でカラー画像を形成する手順について説明する。図１において図中左からイエロー、シアン、マゼンタ、黒のトナーが充填されたトナーを補給するトナーボトル４０から図示しない搬送経路によって、所定の補給量だけ各色の現像装置４にトナーが補給される。給紙トレイ２０から転写紙が、給紙コロ２１で供給され２次転写ローラ３４と中間転写ベルト３１のニップ部に搬送される。なお、あらかじめ帯電ローラ２ａによって一様に帯電された感光体１は、書き込みユニット２５によってレーザ光で露光走査され、感光体１上に静電潜像が形成されている。各静電潜像は、それぞれ各色の現像装置４により現像され、これにより感光体１表面にイエロー、シアン、マゼンタ、黒のトナー像が形成される。

次いで転写ローラ３２に電圧が印加され、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上の各色トナーが、中間転写ベルト３１上に順次転写されていく。このとき、各色の作像動作は、そのトナー像が中間転写ベルト３１の同じ位置に重ねて転写されるように、上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。中間転写ベルト３１上に形成された画像は、２次転写ローラ３４の位置まで搬送され転写紙に２次転写される。各色のトナー像が転写された転写紙は定着ユニット５０に搬送されて熱定着され排紙ローラ４１で排紙される。なお、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上の残留トナーは、それぞれのクリーニング装置８によって、また中間転写ベルト３１上の残留トナーは転写クリーニング手段３３によって清掃され、これらの廃トナーは各クリーニングユニット内の廃トナー搬送スクリューにより、プロセスカートリッジから画像形成装置に設けられた図示しない廃トナーボトルに排出される。

次に本実施例に係る画像形成装置の制御について説明する。このような画像形成装置では、高画像面積の印刷が連続された場合、転写されない残留トナーが大量にクリーニング装置に入力され、トナー搬送コイル８ｃのところに溜まる。ここでトナー搬送コイル８ｃの搬送能力を超えてしまうと、溜まったトナーが、トナー搬送コイル８ｃの上側に配置された塗布ローラ３ａまで到り、塗布ローラ３ａに付着してしまう。塗布ローラ３ａにトナーが付着すると、感光体への潤滑材の受け渡しが阻害されるため、塗布性能が落ちることとなる。

そこで、本実施例では制御手段を設け、廃トナーの搬送量を制御して前記事態の発生を防止している。図４は画像形成装置の制御手段を示すブロック図である。

制御装置６０は、クリーニング装置８のトナー搬送コイル８ｃを回転駆動する搬送コイル駆動モータ６１と、この搬送コイル駆動モータ６１の回転駆動する行うモータドライバ６２と、画像形成装置が次に印字する画像を格納している画像形成記憶手段６４の画像記憶量を監視して、画像量がＤを越えると判断したとき、即ち高画像面積印刷が連続して行われ、クリーニング装置８内の残留トナー量が一定量を超えると判断したとき、前記モータドライバ６２に指令を発し、搬送コイル駆動モータ６１の回転をｒ１からｒ２に上げさせる制御手段６３とを備える。このような、制御手段６３はＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータでソフトウエアを実行することにより実現される。

次に廃トナーの搬送量の制御の手順について説明する。図５は廃トナーの排出制御の手順を示すフローチャートである。本例では、印刷が開始されると（ステップＳＴ１）、制御手段６３は、モータドライバ６２に搬送コイル駆動モータ６１を所定の回転数（ｒ１）で駆動するよう指示する（ステップＳＴ２）。また制御手段６３は、画像形成記憶手段６４から画像面積を取得してこれが一定の値Ｄを超えるかどうかを判定する（ステップＳＴ３）。

そして、画像形成記憶手段６４から取得した面積が所定の値（例えばＤ）を超える場合、制御手段６３はモータドライバ６２に搬送コイル駆動モータ６１の駆動回転数を前記所定回転数ｒ１より高い回転数をｒ２とし、廃トナーの搬送量を増加させる。この処理を常時反復して行って印刷終了まで行い（ステップＳＴ６、ステップＳＴ３〜ステップＳＴ５）、処理を終了する。

従って、本例によれば画像形成記憶手段の画像面積が一定の値Ｄを超えるとき、即ちクリーニング装置内の残留トナー量が一定量を超えると判断されたとき、トナー搬送コイル８ｃの回転数が上げられ、塗布ローラ３ａにトナーが付着する前にクリーニング装置内から廃トナー収納部にトナーを排出され、廃トナーが塗布ローラ３ａにまで到ることを防止することができる。

なお、前記例では回転制御手段は画像面積がＤを越えること検出して搬送コイル駆動モータの回転数をｒ１、ｒ２の２段階に変更する例を示したが、画像面積を２以上のレベルで検出して、搬送駆動モータを３段階以上に制御したり、連続的に変化するように制御したりすることができる。

１ 感光体（像担持体）
１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ 感光体（像担持体）
２ 帯電装置
２ａ 帯電ローラ
２ｂ クリーニングローラ
３ 潤滑剤塗布装置
３ａ 塗布ローラ（潤滑材塗布手段）
３ｂ 固形潤滑材
３ｃ 潤滑材保持部材
３ｄ 加圧部材
４ 現像装置
４ａ 現像ローラ
４ｂ 撹拌スクリュー
４ｃ ドクターブレード
８ クリーニング装置
８ａ クリーニングブレード
８ｂ 支持部材
８ｃ トナー搬送コイル（搬送部材）
８ｄ 押圧スプリング
１０ 作像ユニット
１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ 作像ユニット
２０ 給紙トレイ
２１ 給紙コロ
２５ ユニット
３１ 中間転写ベルト
３２ 転写ローラ
３３ 転写クリーニング手段
３４ ２次転写ローラ
４０ 定着ユニット
４１ 排紙ローラ
５０ 定着ユニット
５１ 排紙ローラ
６０ 制御装置
６１ 搬送コイル駆動モータ
６２ 回転制御手段
６３ 回転速度判定手段
６４ 画像形成記憶手段

特開２００６−２５１７５１公報 特開２００７−１７５４４公報

Claims (6)

1. 回転駆動される像担持体に塗布され前記像担持体の摩擦係数を低下させる固形潤滑材と、
   前記固形潤滑材を前記像担持体に塗布する潤滑材塗布手段と、
   前記像担持体上の転写残トナーを除去するためのクリーニングブレードと、
   前記クリーニングブレードによって除去された廃トナーを収納部へ搬送する搬送部材と、を備えたクリーニング装置において、
   前記潤滑材塗布手段は、前記クリーニングブレードよりも前記像担持体の回転方向の上流側に配置され、
   前記搬送部材は、前記潤滑材塗布手段の下側位置に配置され、
   前記像担持体に潜像を形成するための画像形成情報に基づいて前記搬送手段の廃トナー搬送量を制御する制御手段を備えることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記制御手段は、搬送手段による廃トナー搬送量を搬送部材の回転速度を変更することにより制御することを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 前記廃トナー搬送部材は、金属の線材をスパイラル状に加工したコイル状部材であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクリーニング装置。
4. 前記廃トナー搬送部材は、樹脂で成型されたスクリュー部材であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクリーニング装置。
5. 前記潤滑材塗布手段は、ブラシローラ、又はスポンジローラであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のクリーニング装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のクリーニング装置を備えることを特徴とする画像形成装置。